XXIII Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół Ponadgimnazjalnych. Etap II. Rozwiązanie zadań

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "XXIII Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół Ponadgimnazjalnych. Etap II. Rozwiązanie zadań"

Sylwester Borowski
5 lat temu
Przeglądów:

1 XXIII Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół Ponadgimnazjalnych Etap II Zadanie 1 a. A chlorek manganu(ii), MnCl ; B wodorotlenek manganu(ii), Mn(H) ; Rozwiązanie zadań C tlenek manganu(iv), Mn (akceptowano też odpowiedzi: uwodniony tlenek manganu(iv), Mn nh lub wodorotlenek oksomanganu(iv), Mn(H) ); D węglan manganu(ii), MnC ; E tlenek manganu(iii), Mn ; F manganian(vi) potasu; K Mn 4 ; G siarczan(vi) manganu(ii); MnS 4 ; H kwas manganowy(vii); HMn 4 (akceptowano też odpowiedzi manganian(vii) potasu, KMn 4 lub manganian(vii) ołowiu(ii), Pb(Mn 4 ) ). b. Mn H Mn H Mn H Mn H Mn H H Mn H Mn KH Mn K Mn H Mn C MnC 4MnC Mn 4C MnC H Mn C H Mn 5Pb 5S 4H Mn 5PbS H Mn I Mn I 4 4 Uwaga: Akceptowano także cząsteczkowy zapis równań reakcji. Nie akceptowano zapisu reakcji węglanu manganu(ii) z kwasem siarkowym z wydzieleniem kwasu węglowego.

2 c. A różowa; C brunatna; F zielona; G fioletowa Uwaga: Dla substancji A akceptowano odpowiedź bezbarwna jedynie w przypadku sprecyzowania że dotyczy ona roztworu wodnego, w przypadku C akceptowano odpowiedź czarna. d. A skakchit; B pirochroit; C aktenskit, piroluzyt (zwany też braunsztynem), ramsdelit; D rodochrozyt; G fauseryt, jokokuit, szmikit, mallardyt e. Przykładowe zastosowania: C składnik suchego elektrolitu w ogniwach (np.: ogniwie Leclanchégo lub bateriach alkalicznych); pigment; utleniacz w syntezie organicznej do przekształcania alkoholi allilowych w odpowiednie aldehydy lub ketony; katalizator do rozkładu nadtlenku wodoru. H manganiany(vii) znajdują zastosowanie jako utleniacze w syntezie organicznej (np. do otrzymywania kwasów arylokarboksylowych); do wykrywania wiązań podwójnych; w analizie miareczkowej (manganometria); jako czynniki odkażające do leczenia zmian skóry i błon śluzowych oraz do dezynfekcji wody (KMn 4 ); w materiałach pirotechnicznych (np. proch błyskowy lub pociski zapalające). Punktacja: Za każde równanie reakcji po pkt.; za każdą nazwę związku A-H po 1 pkt.; za każdy wzór związku A-H po 1 pkt.; za każdą barwę po 1 pkt.; za przykład minerału 5 pkt.; za każde z zastosowań po pkt.

3 Zadanie Ca P F 7H S Ca H P 7CaS HF M(CaS 4 ) = 16, g mol -1 M(Ca(H P 4 ) ) = 4,1 g mol -1 Z 1 mola apatytu powstaną mole Ca(H P 4 ) (70, g) i 7 moli CaS 4 (95,4 g), co w sumie stanowi 1655,7 g mieszaniny. Ponadto % produktu stanowią zanieczyszczenia, zatem masa superfosfatu powstałego z 1 mola apatytu wynosi: 1655,7 g/0,98 = 1689,49 g Zawiera ona 6 moli (186 g) fosforu. Procentowa zawartość fosforu w nawozie wynosi zatem: 100(186/1689,49) = 11.01% Punktacja: Za równanie reakcji pkt.; za obliczenie zawartości fosforu 10 pkt.

4 Zadanie. CH C H 4 bliczamy ciepło spalania metanu: H sp = (-9,77 86,4) (-74,9) = -891,67 kj mol -1 Zatem 7,4 kj odpowiada 0,008 mola CH 4, czyli 0,116 g tego związku. Taka ilość wydzieliła się z 1 g klatratu, woda stanowi zatem 1 0,116 = 0,8684 g (0,048 mol). Skład procentowy klatratu: 1,16% CH 4 i 86,84% H. Stosunek molowy składników klatratu to 0,008:0,048, czyli 1:5,86. Wzór empiryczny: (CH 4 ) 100 (H ) 586 (akceptowano także zapis (CH 4 )(H ) 5,86 lub wzory przybliżone, np.: (CH 4 )(H ) 6 ). Punktacja: bliczenie składu procentowego 10 pkt.; zaproponowanie wzoru empirycznego 5 pkt.

5 Zadanie 4. NaH CHCH CHCNa H W celu otrzymania 1 dm roztworu o stężeniu 0,1 M potrzebujemy 0,1 mol NaH i 0,1 mol CH CH. M(NaH) = 40 g mol -1 0,1 mol NaH to 0,1 40 = 4 g tego związku. Musimy użyć zatem (4 100)/0 = 0 g roztworu NaH o stężeniu 0%. Uwzględniając gęstość jest to 0/1, = 16,67 cm. CH CH H CH C H CHC H K CHCH c0 H H K H c0 K ponieważ pk a = 4,76, a ph =,1 podstawiamy do równania wartości: K = 1,7810-5, natomiast [H + ] = 7, Stężenie dostępnego kwasu octowego wynosi zatem c 0 =,64 M. 0,1 mola CH CH zawartych jest w (0,11000)/,64 = 7,47 cm, czyli w 7,471,05 = 8.85 g Do mieszaniny 7,47 cm roztworu kwasu octowego (ph =,1) i 16,67 cm roztworu NaH (0%) należy dodać 1000-(8,85+0) = 951,15 g (951,15 cm ) wody (akceptowano też odpowiedź uzupełnić wodą do objętości 1 dm ). Punktacja: Po pkt. za obliczenie ilości roztworów NaH i CH CH; 4 pkt. za obliczenie ilości wody lub podanie sposobu przygotowania roztworu.

6 Zadanie 5 W wyniku reakcji Ca z H i z C powstaje mieszanina Ca(H) i CaC. Ca H Ca H Ca C CaC Ca H H Ca H CaC H Ca H C Ca H Ca H Ca C CaC 4 4 CaC Ca C Ca H Ca H M(CaC 4 ) = 18,1 g mol -1 M(Ca) = 46,1 g mol -1 M(Ca(H) ) = 74,1 g mol -1 M(CaC ) = 100,1 g mol -1 W,0015 g szczawianu wapnia znajduje się,0015/18,1 = 0,01565 mola jonów Ca +. W wyniku reakcji 1,0000 g mieszaniny powstało 44,8 cm C, czyli: (10154, )/(8.147,15) = 0, mola C, w próbce zawartych było zatem 0, ,1 = 0,1999 g CaC. Podczas prażenia utrata masy wynosiła 1,0000-0,8757 = 0,14 g. Rozkładowi ulega wodorotlenek i węglan wapnia. Wydzieliło się 0, mola C, czyli 0,0880 g. Resztę (0,14-0,0880 = 0.06 g) stanowi woda (0,00019 mola). Powstała ona w wyniku rozkładu takiej samej ilości Ca(H), czyli 0,1496 g tego wodorotlenku. Skład procentowy mieszaniny: Ca 65,05%, Ca(H) 14,96%, CaC 19,99%. Przykładowe zastosowania składników mieszaniny: Ca: produkcja wapna gaszonego; w produkcji stali jako czynnik zobojętniający, jako środek suszący; do produkcji cementu; do wytwarzania samoogrzewających się konserw; w produkcji papieru, szkła i ceramiki.

7 Ca(H) : do wykrywania C (woda wapienna); do oczyszczania wody i ścieków jako flokulant; w produkcji papieru; jako czynnik do oczyszczania syropu w przemyśle cukrowym; jako czynnik alkalizujący i pomocniczy w przemyśle spożywczym; do alkalizacji gleby w ogrodnictwie; jako składnik zapraw murarskich; jako czynnik dezynfekujący do bielenia ścian i pni drzew; do oczyszczania spalin (odsiarczanie); jako składnik wypełnień dentystycznych. CaC : jako materiał konstrukcyjny (marmur, skała wapienna); metalurgia; produkcja kredy do pisania; produkcja papieru; produkcja wapna palonego; jako biały pigment; jako wypełniacz do tworzyw sztucznych; w produkcji mas ceramicznych; jako wypełniacz w produkcji tabletek; jako czynnik zobojętniający w preparatach przeciwko nadkwasocie; jako dodatek do żywności (E170); do alkalizacji gleby w ogrodnictwie i rolnictwie. Uwaga: Część uczestników zapisywała, wśród produktów reakcji Ca z parą wodną i dwutlenkiem węgla, Ca(HC ). Związek ten tworzy się wyłącznie w roztworach i nie może być wydzielony w postaci stałej, dlatego takie rozwiązania uznawano za niepoprawne. Punktacja: za każde równanie reakcji po pkt.; za obliczenie zawartości każdego ze składników po 4 pkt.; za każdy przykład zastosowania po pkt.

8 Zadanie 6. Masa molowa neohesperydyny (C 8 H 4 15 ) wynosi 610 g mol -1. Podczas uwodornienia przyłącza ona zatem 1 cząsteczkę H. Cząsteczka neohesperydyny zawiera 11 asymetrycznych atomów węgla (10 w części cukrowej i jeden w aglikonie). W procesie tworzenia NHDC jedno z nich zanika. Ponieważ podczas hydrolizy neohesperydyny i NHDC uzyskuje się te same cukry, zmiana musi dotyczyć części aglikonowej. 1 g NHDC to 1/61 = 1, mola. Reaguje on z 0,0490,1 = 0,0049 mola KH, zatem stechiometria reakcji wynosi 1:. Reakcji z KH w środowisku wodnym mogą ulegać tylko grupy zawierające kwaśne atomy wodoru (-CH, ArH). W cząsteczce neohesperydyny nie ma grup karboksylowych, obecne są natomiast dwie grupy fenolowe (ArH), trzecia powstaje w wyniku uwodornienia. NHDC tworzy się na drodze zerwania wiązania Ar--CH i otwarcia pierścienia: H CH H H H C H H H H H H W wyniku hydrolizy neohesperydyny powstają dwa monosacharydy: α-l-ramnopiranoza (6- deoksy- α-l-mannoza) i β-d-glukopiranoza. CH CH H H H H H H H H CH H CH D-glukoza L-ramnoza

9 Przykładami syntetycznych substancji słodzących mogą być np.: acesulfam K, sacharyna, cyklaminian sodu i aspartam. N - K + S NH S N H S - Na + HC NH N H CCH acesulfam K sacharyna cyklaminian sodu aspartam Uwaga: Wielu uczniów jako przykład sztucznych substancji wymieniało substancje występujące w naturze: sorbitol (częsty w owocach), ksylitol (produkt metabolizmu wielu grzybów, np.: z rodzaju Candida). Punktacja: Ustalenie wzoru NHDC 10 pkt.; podanie wzorów liniowych monosacharydów po 5 pkt.; podanie nazwy jednego monosacharydu pkt.; podanie przykładu syntetycznej substancji słodzącej pkt.

Podobne dokumenty

analogicznie: P g, K g, N g i Mg g.

analogicznie: P g, K g, N g i Mg g. Zadanie 1 Obliczamy zawartość poszczególnych składników w 10 m 3 koncentratu: Ca: 46 g Ca - 1 dm 3 roztworu x g Ca - 10000 dm 3 roztworu x = 460000 g Ca analogicznie: P 170000 g, K 10000 g, N 110000 g